等离子协同电阻炉飞灰处理系统及处理方法技术方案

本发明专利技术提供一种等离子协同电阻炉飞灰处理系统及处理方法，通过等离子炬将碎玻璃(或者二氧化硅粉末)熔融后形成母液，切断等离子炬电源，然后启动电极电源采用电极加热，再将飞灰与碎玻璃、石灰按照一定比例(硅钙比2～3)混合后经搅拌均匀后由撒料机送入熔融炉中进行玻璃稳定化。飞灰中的二噁英等有机物被高温分解，重金属镉、铬、铅、铜等重金属进入硅氧形成的网格结构中被固化和稳定化，其玻璃中的重金属浸出浓度远远低于GB5085.3‑2007中的浸出标准限值，飞灰转化为玻璃体经水淬后可以进行资源化利用，其飞灰中剩余有机物无氧高温分解产生气体污染物采用降温、脱硫和脱氮处理后达到GB9078工业窑炉大气污染物排放标准后进行排放。

Fly ash treatment system and treatment method of plasma collaborative resistance furnace

【技术实现步骤摘要】
等离子协同电阻炉飞灰处理系统及处理方法
本专利技术属于危险废物焚烧及垃圾焚烧飞灰处理
，具体涉及一种等离子协同电阻炉处理飞灰的方法。
技术介绍
城市生活垃圾、工业固体废物和一些种类的危险废物都采用焚烧法为主的处理手段，焚烧是实现固体减量化、资源化和无害化的有效方法，但是焚烧处理固废并不能一次性解决无害化的问题。在焚烧处理中的尾气处理过程(余热锅炉和布袋除尘器)产生的飞灰，其中的重金属浸出性高于GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别的规定限值，属于危险名录中HW18。目前焚烧法处置垃圾均采用回转窑、机械炉排焚烧炉和流化床焚烧炉三种主要炉型。回转窑产生的飞灰量为入炉焚烧物的5％～10％，机械炉排焚烧炉产生的飞灰量为入炉焚烧物的3～5％，流化床焚烧炉产生的飞灰为入炉焚烧物的10～15％。据有机构预测2018年中国城市焚烧处理量达到8609万吨，2018年中国大型危险废物集中焚烧设施的累计处置能力将超300万吨，按照飞灰产生量为入炉焚烧物的5％进行计算，则2018产生的飞灰为445万吨。因此，研究对灰飞的无毒无害处理使其低于GB5085.3-2007浸出限值，甚至再次循环利用，对于环境保护和资源化利用具有重要意义。目前，处理飞灰主要有水泥固化法、水泥窑协同处置法、熔融固化技术。水泥固化法是利用固化剂与飞灰混合后形成固化体，从而减少重金属的浸出。水泥是常用的固化剂，采用水泥固化工艺时，不论采用水洗还是粉碎等飞灰处理前工艺，处理后的固化砌块均难以达到较高的强度。由于飞灰中氯离子的影响，经固化后的砌块中的铜、锌等离子容易浸出而导致污染物超过GB5085.3-2007所规定的重金属浸出限值。水泥窑协同处置即利用水泥回转窑的高温、气体长时间停留、热容量大、热稳定性好等特点，在生产水泥熟料的同时，焚烧固化处理飞灰，使重金属固定在水泥的熟料中。采用此法处理即是将飞灰中的重金属浸出风险进行稀释后转移到水泥之中，然后由水泥的使用释放在环境中，从根本上并没有解决飞灰的重金属污染的问题。熔融固化技术即是将飞灰经加热熔融，使其二噁英等有机污染物高温分解，熔渣快速冷却形成致密而稳定的玻璃体，从而有效的控制重金属的浸出。熔融处理不仅可以控制污染物，而且熔融使得灰渣变得致密，减容效果显著，熔融后的密度增加就可减容70％以上，对于填埋负担可达到1/20的减容比。目前熔融固化包括燃料炉熔融法和等离子熔融法。燃料炉熔融法采用燃料(天然气或者重油)将飞灰加热至1400℃左右的高温，使飞灰熔融成玻璃体达到将量化、无害化和资源化的目的，但在此过程中燃料燃烧产生的大量烟气需要进行处理，增加了设备和运行成本；采用等离子熔融法处理飞灰虽然产生的气体量只有燃烧法的1/5～1/3，但等离子法是通过气体电离产生高温对飞灰进行加热达到熔融点后进行玻璃化处置，热效率不高，浪费了大量的能源，运行费用也高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有飞灰处理技术的缺点，提供一种等离子协同电阻炉飞灰处理系统及处理方法，以解决现有飞灰处理后重金属浸出值仍超过GB5085.3-2007规定的浸出限值、不能从根本上消除飞灰重金属污染的问题，同时也解决现有灰飞处理过程热效率低、运行成本高的问题。本专利技术主要是将等离子炬结合熔融电阻炉提出一种飞灰处理系统和相应的处理方法，通过等离子炬将碎玻璃(或者二氧化硅粉末)熔融后形成母液，切断等离子炬电源，然后启动电极电源采用电极加热，再将飞灰与配伍料1(碎玻璃或二氧化硅粉)、配伍料2(石灰)按照一定比例(硅钙比2～3)混合后经搅拌均匀后由撒料机送入熔融炉中进行玻璃稳定化。先采用碎玻璃熔融的目的是形成导电的玻璃液，从而在电极加热中作为电阻产生焦耳热，有利于提高热效率。飞灰中的二噁英等有机物被高温分解，重金属镉、铬、铅、铜等重金属进入硅氧形成的网格结构中被固化和稳定化，其玻璃中的重金属浸出浓度远远低于GB5085.3-2007中的浸出标准限值，飞灰转化为玻璃体经水淬后可以进行资源化利用，其飞灰中剩余有机物无氧高温分解产生气体污染物采用降温、脱硫和脱氮处理后达到GB9078工业窑炉大气污染物排放标准后进行排放。本专利技术提供的等离子协同电阻炉灰飞处理系统，包括加料系统、熔融固化系统和烟气排放系统；所述加料系统包括加料漏斗、与加料漏斗出料口连通的搅拌机、与搅拌机出料口连接的撒料机；所述熔融固化系统包括用于熔融灰飞的熔融炉、加热熔融炉的电极和等离子设备；所述熔融炉包括熔融炉体和集尘装置，所述炉体由熔融室和储液室组成，熔融室和储液室底部设置有相互连通的流液口使熔融室的液体可进入储液室，所述储液室内设置有出液口，出液口与水淬箱连通使熔融液体经过水淬固化成型，储液室顶部为隔热密封设置；所述电极为若干对，均匀对称地安装在熔融室和储液室的侧壁上；所述集尘装置设置在炉体的熔融室顶部将顶部密封，加料系统的撒料机的出料口伸入集成装置内实现撒料；所述等离子设备安装在熔融室的侧壁上，且位于电极的安装高度以上，包括等离子电源、与等离子电源连通的等离子炬、对等离子炬进行循环水冷的冷却塔，以及为等离子炬提供工质气体的制氮机；所述冷却塔的出水口与等离子炬上设置的水冷夹套的冷却水通道进口连通，冷却塔的进水口与冷却水通道出口连通；所述制氮机的气体出口为两个，分别于与熔融炉内的等离子炬和集尘装置顶部的熔融室进气口连通；所述集尘装置顶部设置有气体出口，气体出口同时与冷却器的进气口和脱硝塔的进口连通，冷却器的出气口依次连接脱硝塔和脱硫塔对气体进行脱硫和脱硝后排放大气。进一步地，所述等离子炬采用单阳极等离子炬或带插入段的等离子炬，等离子炬的点火方式采用高频高压点火或者接触点火的方式。等离子电源同时具有电压高频点火和接触点火的功能，其整流方式采用IGBT开关斩波整流，电感强度在1～7mH的空心电感结构，其电气拓扑结构为整流变压器+三相全桥整流+多个IGBT斩波整流电源并联结构；等离子炬的工质气体采用氮气，氮气采用PSA工艺制取，氮气的纯度＞99％。本专利技术所述等离子炬使用本申请人提出的公开号为CN110248459A的专利申请所述等离子体发生器或者本领域的单阳极等离子炬，等离子电源可按照以上参数与市场订购或购买成品。进一步地，所述电极成对且两两对称地穿过侧壁分层安装在熔融炉体侧壁不同高程处，电极的成对数量根据熔融炉的大小和需要处理的灰飞量确定；所述等离子炬安装在熔融炉体内最上层电极的高程以上，优选地，安装在炉体内最上层的电极以上100～500mm位置处，并倾斜向下安装，倾斜角度为15～60°。进一步地，所述电极为钼电极、氧化陶瓷电极或碳电极中的一种，电极的形式可以是板状电极或棒状电极。进一步地，电极由电极电源提供，电极电源可采用可控硅和隔离变压器组合的电源、可控硅和磁性调压器组合的电源、感应调压器和隔离调压器组合的电源，以及抽头变压器电源中的一种。每对电极或者每层电极采用独立电源，方便根据熔融炉中的玻璃液位高度确定电极开启的对数。进一步地，为防止电极腐蚀，在电极外设置石墨管，石墨管外设置不锈钢管对电极进行保护。电极在熔融炉内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子协同电阻炉灰飞处理系统，其特征在于，包括加料系统、熔融固化系统和烟气排放系统；/n所述加料系统包括加料漏斗、与加料漏斗出料口连通的搅拌机(4)、与搅拌机出料口连接的撒料机(5)；/n所述熔融固化系统包括用于熔融灰飞的熔融炉(7)、加热熔融炉的电极(6)和等离子设备；所述熔融炉包括熔融炉体(7)和集尘装置(8)，所述炉体由熔融室和储液室组成，熔融室和储液室底部设置有相互连通的流液口(75)使熔融室的液体可进入储液室，所述储液室内设置有出液口(76)，出液口与水淬箱(13)连通使熔融液体经过水淬固化成型，储液室顶部为隔热密封设置；所述电极为若干对，均布对称地安装在熔融室和储液室的侧壁上；所述集尘装置设置在炉体的熔融室顶部将顶部密封，加料系统的撒料机的出料口伸入集成装置内实现撒料；所述等离子设备安装在熔融室的侧壁上，且位于电极的安装高度以上，包括等离子电源(71)、与等离子电源连通的等离子炬(70)、对等离子炬进行循环水冷的冷却塔(73)、以及为等离子炬提供工质气体的制氮机(72)；所述冷却塔(73)的出水口与等离子炬上设置的水冷夹套的冷却水通道进口连通，冷却塔(73)的进水口与冷却水通道出口连通；所述制氮机的气体出口为两个，分别于与熔融炉内的等离子炬和集尘装置顶部的熔融室进气口连通；/n所述集尘装置顶部设置有气体出口，气体出口同时与冷却器(9)的进气口和脱硝塔(10)的进口连通，冷却器的出气口依次连接脱硝塔(10)和脱硫塔(11)对气体进行脱硫和脱硝后排放大气。/n...

【技术特征摘要】
1.一种等离子协同电阻炉灰飞处理系统，其特征在于，包括加料系统、熔融固化系统和烟气排放系统；
所述加料系统包括加料漏斗、与加料漏斗出料口连通的搅拌机(4)、与搅拌机出料口连接的撒料机(5)；
所述熔融固化系统包括用于熔融灰飞的熔融炉(7)、加热熔融炉的电极(6)和等离子设备；所述熔融炉包括熔融炉体(7)和集尘装置(8)，所述炉体由熔融室和储液室组成，熔融室和储液室底部设置有相互连通的流液口(75)使熔融室的液体可进入储液室，所述储液室内设置有出液口(76)，出液口与水淬箱(13)连通使熔融液体经过水淬固化成型，储液室顶部为隔热密封设置；所述电极为若干对，均布对称地安装在熔融室和储液室的侧壁上；所述集尘装置设置在炉体的熔融室顶部将顶部密封，加料系统的撒料机的出料口伸入集成装置内实现撒料；所述等离子设备安装在熔融室的侧壁上，且位于电极的安装高度以上，包括等离子电源(71)、与等离子电源连通的等离子炬(70)、对等离子炬进行循环水冷的冷却塔(73)、以及为等离子炬提供工质气体的制氮机(72)；所述冷却塔(73)的出水口与等离子炬上设置的水冷夹套的冷却水通道进口连通，冷却塔(73)的进水口与冷却水通道出口连通；所述制氮机的气体出口为两个，分别于与熔融炉内的等离子炬和集尘装置顶部的熔融室进气口连通；
所述集尘装置顶部设置有气体出口，气体出口同时与冷却器(9)的进气口和脱硝塔(10)的进口连通，冷却器的出气口依次连接脱硝塔(10)和脱硫塔(11)对气体进行脱硫和脱硝后排放大气。


2.根据权利要求1所述等离子协同电阻炉灰飞处理系统，其特征在于，所述等离子炬采用单阳极等离子炬或带插入段的等离子炬，等离子炬的点火方式采用高频高压点火或者接触点火的方式；等离子电源同时具有电压高频点火和接触点火的功能，其整流方式采用IGBT开关斩波整流，电感强度在1～7mH的空心电感结构，其电气拓扑结构为整流变压器+三相全桥整流+多个IGBT斩波整流电源并联结构；等离子炬的工质气体采用氮气，氮气采用PSA工艺制取，氮气的纯度＞99％。


3.根据权利要求1所述等离子协同电阻炉灰飞处理系统，其特征在于，所述电极成对且两两对称地分层安装在熔融炉体侧壁不同高程处，电极的成对数量根据熔融炉的大小和需要处理的灰飞量确定；所述等离子炬安装在熔融炉体内最上层电极的高程以上，并倾斜向下安装，倾斜角度为15～60°。


4.根据权利要求1所述等离子协同电阻炉灰飞处理系统，其特征在于，在电极外设置石墨管，石墨管外设置不锈钢管对电极进行防腐蚀保护。


5.根据权利要求1所述等离子协同电阻炉灰飞处理系统，其特征在于，所述储液室的出液口通过排液管道与淬水箱连通，所述排液管道从储液室的出液口倾斜向下与淬水箱连通，且排液管道壁面设置有成对布置的电极，避免熔融液体在输出过程中提前冷却固化。


6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷光玖，张贤彬，
申请(专利权)人：启源新能源科技张家口有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51